KR20060105506A - 가변 파장 레이저 - Google Patents

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KR20060105506A
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히로유끼 야마자끼
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닛본 덴끼 가부시끼가이샤
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Abstract

가변 파장 레이저는 개별적인 링 형상의 도파관과 개별적인 다른 광학 경로 길이를 갖는 복수의 링 공진기를 포함하는 다중 링 공진기와, 다중 링 공진기에 결합된 입력/출력 측면 도파관과, 입력/출력 측면 도파관에 결합된 레이저 다이오드와 같은 광학 입력/출력 장치와, 다중 링 공진기에 결합된 반사 측면 도파관과, 반사 측면 도파관에 결합된 광학 반사기와, 다중 링 공진기의 공진 파장을 변화시키기 위한 파장 변경 메카니즘과, 고차수 모드의 광이 다중 링 공진기 내로 도입되는 것을 방지하고 다중 링 공진기 내로 기본 모드의 광을 전파시키기 위한 필터를 갖는다.
다중 링 공진기, 광학 반사기, 광학 도파관, 기본 모드, 고차수 모드

Description

가변 파장 레이저{TUNABLE LASER}
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 파장 레이저의 평면도.
도2a, 도2b 및 도2c는 도1에 도시된 가변 파장 레이저에서 사용하기 위한, 개별적인 제1, 제2 및 제3 예에 따른 모드 필터의 평면도.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 파장 레이저의 평면도.
도4는 도3에 도시된 가변 파장 레이저의 작동 원리를 도시한 도면.
도5는 도3에 도시된 가변 파장 레이저와 이에 부가된 제어 회로를 포함하는 수정된 가변 파장 레이저의 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 가변 파장 레이저
52 : 입력/출력 측면 도파관
55 : PLC 기판
54 : 반사 측면 도파관
60 : 다중 링 공진기
61, 62 : 링 공진기
65 : 결합 도파관
71, 72, 73 : 모드 필터
본 발명은 그 진동 파장을 변경할 수 있는 가변 파장 레이저에 관한 것이다.
광대역 통신이 보다 대중화되고 있기 때문에, 섬유 광학 전송 경로의 효율적인 사용을 위해 단일한 광학 섬유 상에 복수의 다른 광학 파장으로 통신할 수 있는 WDM(파장 분할 다중 송신) 전송 시스템을 도입하려는 시도가 행해지고 있다. 최근에, 또한 보다 높은 속도 전송을 위해 몇 십개의 파장의 광학 신호를 다중 전송하기 위한 DWDM(고밀도 WSD) 기구는 점점 사용이 증가되고 있다. 광학 네트워크 내에 각각의 노드에서 원하는 파장의 광학 신호를 부가하고 드롭하기 위한 ROADM(재구성 가능한 광학 부가/드롭 다중 전송기)를 상업화하려는 노력이 행해지고 있다. ROADM 시스템이 통신 환경 내에 도입된다면, 광학 네트워크의 융통성은 전송 용량이 파장 다중 전송에 의해 증가될 뿐만 아니라 파장을 변화시킴으로써 광학 경로 절환이 가능하기 때문에 상당히 증가한다.
WDM 전송 시스템은 사용되는 파장의 수와 동일한 많은 광원이 요구된다. 따라서, WDM 전송 시스템에 의해 다중 전송될 파장의 수가 증가할 때, 요구되는 광원의 수도 또한 증가한다.
단일축 모드에서 진동하는 DFB-LD(분포 피드백형 레이저 다이오드)는 용이하고 신뢰성을 갖고 사용될 수 있기 때문에 WDM 전송 시스템 내의 광원으로서 광범위하게 사용되고 있다. DFB-LD는 공진기 내에 전체적으로 배치된 약 30 nm의 깊이를 갖는 회절 격자를 갖는다. DFB-LD는 회절 격자 주기의 배수에 상응하는 파장과 동등한 굴절률의 두배의 값에서 단일축 모드로 안정적으로 진동한다. 그러나 넓은 범위의 진동 파장에 대해 DFB-LD를 조정하는 것이 불가능하기 때문에, DFB-LD계 WDM 전송 시스템은 개별적인 ITU[국제 전기 통신 연맹(International Telecomunication Union)] 그리드에 대해 다른 파장을 갖는 DFB-LD 장치를 사용한다. 다른 파장을 갖는 DFB-LD 장치를 사용하기 위한 요구 조건은 쉘프 제어 비용(shelf control cost)이 높고 DFB-LD의 잉여의 인벤토리가 DFB-LD 실패에 대해 준비될 필요가 있기 때문에 문제점을 갖게 만든다. 파장을 변화시킴으로써 광학 경로 절환이 가능한 ROADM 시스템이 일반적인 DFB-LD를 사용한다면, 파장 범위의 가변 정도는 온도 변화와 함께 변화될 수 있는 약 3 nm에 제한되어, 파장원을 능동적으로 사용하는 ROADM의 특징을 구현한 광학 네트워크를 구성하는 것을 어렵게 만든다.
현재의 DFB-LD의 문제점을 해결하고 넓은 범위의 파장으로 단일축 모드 진동을 달성하도록 가변 파장 레이저에 대한 상당한 연구가 행해지고 있다. 그러한 연구 노력의 한 예는 이사오 고바야시(Isao Kobayashi)에 의해 서술된 2000년 12월에 키오리츠 수판 코., 엘티디.(Kyoritsu Shuppan Co., LTD.)의 제1판 제2 프린팅의 제104면 내지 제122면에, "히까리 시우세끼 장치[Hikari Syuseki Devices(광학 집적 장치)]"에 개시되어 있다. 이 문헌에 설명된 몇몇 예는 통상적인 가변 파장 레이저를 설명하도록 아래에서 주어진다.
가변 파장 레이저는 두 개의 타입, 즉 레이저 요소 내에 배치된 파장 변경 메카니즘을 갖는 가변 파장 레이저와 레이저 요소의 외측에 배치된 파장 변경 매카니즘을 갖는 가변 파장 레이저로 일반적으로 분류된다.
레이저 요소 내에 배치된 파장 변경 메카니즘을 갖는 하나의 제안된 가변 파장 레이저는 게인을 생산하기 위한 활성 영역과 회절 격자를 갖는 반사부를 생산하기 위한 DBR 영역을 갖는 DBR-LD(분배 브래그 반사기 레이저 다이오드)이고, 활성 영역과 DBR 영역은 하나의 레이저 요소 내에 배치된다. DBR-LD는 최대 약 10 nm의 가변 파장 범위를 갖는다. 또한 게인을 생산하기 위한 활성 영역과 활성 영역을 샌드위치하는 전방 및 후방 DBR 영역을 갖는 비균일 회절 격자를 사용하는 DBR-LD는 제안되어 있다. 활성 영역과 DBR 영역은 하나의 레이저 요소 내에 배치된다. 전방 및 후방 DBR 영역에서, 비균일 회절 격자는 전방 및 후방 DBR 영역 내에 약간 다른 간격으로 이격된 다수의 반사 피크를 생산한다. 이러한 구조는 버니어 효과를 발생시키기 때문에, 비균일 회전 격자를 갖는 DBR-LD는 매우 넓은 범위로 파장을 변화시키는 것이 가능하고, 100 nm를 넘는 범위로 파장 변경 작동을 달성하고 40 nm의 범위로 준연속적인 파장 변경 작동을 달성할 수 있다.
레이저 요소의 외부에 배치된 파장 변경 메카니즘을 갖는 하나의 제안된 가변 파장 레이저는 레이저 요소의 외부에 배치된 회전 격자를 갖는 가변 파장 레이저이고, 회전 격자는 레이저 요소로 특정 파장으로 광을 복귀시키도록 회전 가능하다. 이러한 타입의 가변 파장 레이저는 연속적으로 진동 파장을 모니터링하기 위한 메카니즘이 요구된다. 지금까지, 에탈론(etalon) 등과 같은 파장 선택 구성 요소가 진동하는 파장을 모니터링하기 위한 모듈 내에 구현되었다.
많은 구조가 통상적인 가변 파장 레이저로서 사용되도록 제안되었지만, 모드 호핑, 복잡한 파장 제어, 약한 진동 저항 및 장치 확장으로 인한 높은 비용을 포함하는 다양한 문제점 때문에, 이들을 실제적인 사용에 적용하는 것은 어려웠다.
DBR-LD는 그 굴절률을 변화시키도록 DBR 영역으로 매개체를 주사함으로써 파장을 변화시킨다. 결정 결함이 많은 양의 전류 주사로 성장한다면, 전류 주사에 대한 굴절률 변화의 비율은 상당히 변화되어, 긴 시간 주기 상에서 일정한 파장으로 레이저 진동을 유지하는 것을 어렵게 만든다. DBR-LD가 복잡한 구조를 갖기 때문에, 큰 크기를 갖는 경향이 있다. 현재 복합 반도체 장치 제작 공정 기술에 따르면, 2 인치(50.8 mm) 이상으로 레이저 기판의 크기를 증가시키는 것은 불가능하다. 결국, DBR-LD의 현재 가격을 감소시키는 것은 어렵다.
레이저 요소 내에 배치된 파장 변경 메카니즘을 갖는 가변 파장 레이저는 진동으로 인해 모드 점핑이 발생하기 쉽다. 이러한 가변 파장 레이저는 큰 진동 저항 메카니즘이 요구되고 큰 모듈 크기를 갖고 비용이 증가되는 경향이 있다. 또한, 가변 파장 레이저는 진동하는 파장을 모니터링하기 위해 에탈론 뿐만 아니라 광 감지기와 같은 많은 광학 구성 요소가 요구되기 때문에 조립 비용이 증가하는 문제점을 갖는다. 레이저 방출 표면과 파장 모니터링을 위한 렌즈를 갖는 에탈론을 공간적으로 서로 결합하는 것이 통상적이었다. 통상적인 접근법에 따르면, 에탈론의 약간의 위치적 에러는 파장의 정확성을 변경시키기 쉽다. 따라서, 높은 정확성의 장착 기술에서는 제 위치에 에탈론을 설치할 것이 요구된다. 그러나, 높은 정확성의 장착 기술은 또한 가변 파장 레이저의 조립 비용을 증가시키는 원인이기 도 하다.
본 발명의 목적은 통상적인 가변 파장 레이저의 문제점을 해결하고, 높은 신뢰성을 갖고, 높은 성능과 낮은 비용을 갖고, 파장을 모니터링하기 위한 간단한 배열을 갖는 가변 파장 레이저를 제공하는 것이다.
상기 목적은 개별적인 링 형상의 도파관과 개별적인 다른 광학 경로 길이를 갖는 복수의 링 공진기를 포함하는 다중 링 공진기와, 다중 링 공진기에 결합된 제1 광학 도파관과, 제1 광학 도파관에 결합된 광학 입력/출력 장치와, 다중 링 공진기에 결합된 제2 광학 도파관과, 제2 광학 도파관에 결합된 광학 반사기와, 다중 링 공진기의 공진 파장을 변화시키기 위한 파장 변경 메카니즘과, 고차수 모드의 광이 다중 링 공진기 내로 도입되는 것을 방지하고 다중 링 공진기 내부로 기본 모드의 광을 전파시키기 위한 필터를 갖는 가변 파장 레이저에 의해 달성된다.
이러한 가변 파장 레이저에서, 광학 입력/출력 장치로부터 방출되는 광은 제1 광학 도파관 내부로 도입되고, 그 후 다중 링 공진기와 제2 광학 도파관을 통해 광학 반사기로 연속적으로 진행하고, 그 후 제2 광학 도파관과 다중 링 공진기를 통해 연속적으로 복귀 진행되고, 제1 광학 도파관으로부터 광학 입력/출력 장치로 복귀하는 광으로서 인가된다. 필터가 상기 광학 경로 내의 임의의 위치에 배치되기 때문에, 제1 광학 도파관으로부터 광학 입력/출력 장치로 인가된 복귀하는 광은 기본 모드의 광이다. 복귀하는 광은 다중 링 공진기의 링 공진기가 약간 다른 FSR(공스팩트럼 범위)을 갖기 때문에 개별적인 링 공진기 내에 발생하는 반사(전 송)의 주기 변화가 서로 동시에 일어나는 파장(즉 공진 파장)에서 보다 큰 반사가 발생하므로 다중 링 공진기의 공진 파장에서 가장 강렬하게 된다. 또한 제1 광학 도파관이 다중 링 공진기와 광학 입력/출력 장치 사이에 배치되기 때문에 제1 광학 도파관은 입력/출력 측면 도파관으로서 칭하고, 제2 광학 도파관이 다중 링 공진기와 광학 반사기 사이에 배치되기 때문에 제2 광학 도파관은 반사 측면 도파관으로서 칭한다.
이러한 배열에 따르면, 링 공진기의 관통 포트를 통해 통과하는 광은 다중 링 공진기의 공진 파장에서 최소로 된다. 링 공진기를 광학적으로 결합시키기 위한 광학 결합기가 다중 링 공진기 내에 배치된다면, 다중 링 공진기의 공진 파장은 광학 결합기의 관통 포트에서 광의 양을 감지함으로써 감지될 수 있다.
주기 변화가 서로 동시에 일어나는 파장은 링 공진기의 원주부 길이와 도파관 굴절률의 변화에 따라 크게 변화된다. 따라서, 가변 파장 레이저는 도파관 굴절률을 변화시킴으로써 진동 파장을 변화시키도록 효율적으로 작동할 수 있다. 파장 굴절률은 예를 들면 열광학 효과에 따라 변화될 수 있다. 열광학 효과는 그 온도가 증가할 때 재료의 굴절률이 증가하는 현상을 칭한다. 임의의 일반적인 재료는 개별적으로 다른 정도의 열광학 효과를 나타낸다. 본 발명에 따르면, 다중 링 공진기의 공진 파장은 링 공진기의 온도 특성에 기초하여 변화될 수 있다. 파장 변경 메카니즘은 링 공진기의 도파관 굴절률을 변화시키기 위해 부분적으로 또는 전체적으로 링 공진기를 가열하거나 냉각할 수도 있다. 바람직하게 파장 변경 메카니즘은 링 공진기의 링 형상의 도파관을 가열하기 위해 필름 가열기를 포함할 수 도 있다.
본 발명에 따르면, 그 원주부의 길이가 서로 약간 다른 링 공진기는 서로 일련으로 결합되어, 다중 링 공진기를 제공하고, 다중 링 공진기에 의해 제공되는 버니어 효과는 링 공진기의 공진 파장을 변화시킴으로써 전체적으로 다중 링 공진기의 공진 파장을 대폭 변화시키도록 이용된다.
본 발명에 따른 가변 파장 레이저에 제공되는 필터의 구조적 및 작동적 상세는 아래에 상세하게 설명된다.
사용자에 의해 요구되는 고출력 특성을 달성하도록 가변 파장 레이저를 위해, 각각의 링 공진기에 의해 발생된 손실이 최대로 감소되는 것이 필수적이다. 본 발명에 따르면, 필터는 고차수 모드의 광이 링 공진기를 통해 순환하는 것을 방지하는데 효과적이다. 즉, 고차수 모드의 광은 링 공진기 내에 양호한 파장 특성을 달성하도록 링 공진기를 통해 순환하는 것으로부터 방지된다, 모드 필터의 도입은 고차수 모드의 광이 다중 링 공진기 내부로 도입되는 것을 방지하고 다중 링 공진기 내로 기본 모드의 광만을 전파시키는 데 효과적이다. 모드 필터는 제한된 부분을 갖는 제한된 도파관 또는 임의의 곡률 반경을 갖는 굽은 도파관을 포함할 수도 있다. 다르게, 모드 필터는 두 개의 굽은 도파관의 조합으로 구성된 S 형상의 도파관을 포함할 수도 있다. 모드 필터는 가변 파장 레이저의 모드 선택성을 증가시켜서, 가변 파장 레이저가 단일축 모드로 안정적으로 진동하게 한다. 본 발명에 따르면, 따라서, 서로 조합된 다중 링 공진기와 필터는 가변 파장 레이저가 양호한 파장 선택을 위해 작동하고 또한 긴 시간 주기 동안 단일축 모드로 안정적 으로 진동하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 가변 파장 레이저는 다중 링 공진기, 제1 광학 도파관 및 제2 광학 도파관이 배치될 수도 있는 기판을 추가로 포함할 수도 있다. 기판은 예를 들면 PLC(평면형 광도파 회로) 기판을 포함한다. 상기 설명된 바와 같이, 파장 변경 메카니즘은 각각의 링 공진기의 온도 특성에 기초하여 다중 링 공진기의 공진 파장을 변화시키는 작용을 하고, 구체적으로 파장 변경 메카니즘은 기판 상에 배치된 필름 가열기를 포함할 수도 있다. 필름 가열기는 예를 들면 기판 상에 금속 필름을 피복함으로써 용이하게 제공될 수 있기 때문에, 필름 가열기는 용이하게 제조될 수 있다. 광학 반사기는 바람직하게 기판의 단부면 상에 배치된 고반사 필름일 수도 있다.
광학 입력/출력 장치는 레이저 다이오드(이후로는 LD로 칭함), 반도체 광학 증폭기(이후로는 SOA로 칭함), 광학 섬유 증폭기 등을 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 가변 파장 레이저는 다중 링 공진기를 통해 전파되는 광을 감지하기 위한 광 감지기와, 광 감지기에 의해 감지된 광에 기초하여 파장 변경 메카니즘을 제어하기 위한 제어 회로를 추가로 포함할 수도 있다. 광 감지기는 광다이오드, 광트랜지스터 등과 같은 반도체 광 감지기를 포함할 수도 있고, 링 공진기 중 각각의 하나의 관통 포트에서 광을 감지할 수도 있다. 제어 회로는 다중 링 공진기를 통해 전파되는 광의 공진 파장이 일정하게 되도록 파장 변경 메카니즘을 통해 피드백 제어를 수행하기 위한 회로를 포함한다.
본 발명에 따르면, 가변 파장 레이저는 다중 링 공진기의 공진 파장을 변화 시키기 위한 간단한 구조를 갖지만, 약간의 작동 작업에 기초하여 큰 파장 변화를 달성할 수 있고, 다중 링 공진기 및 필터는 서로 조합되어, 가변 파장 레이저가 양호한 파장 선택을 위해 작동하고 긴 시간 주기동안 단일축 모드로 안정적으로 진동하는 것을 가능하게 한다. 본 발명에 따른 가변 파장 레이저는 보다 값싸고, 보다 높은 성능을 갖고, 통상적인 가변 파장 레이저보다 신뢰성을 갖는다. 다중 링 공진기가 장착된 기판 상에 배치된 광학 입력/출력 장치에 따르면, 가변 파장 레이저는 다중 링 공진기의 공진 파장을 변화시킴으로써 매우 넓은 파장 범위로 레이저 빔을 생산할 수 있다.
본 발명에 따른 가변 파장 레이저는 반도체 레이저 내부로 주사되는 전류를 주사할 필요 없이 그리고 또한 가동 구성 요소에 대한 필요 없이 진동하는 파장을 변화시킬 수 있기 때문에, 가변 파장 레이저는 작동에서 높은 신뢰성을 갖는다. 구체적으로, 가변 파장 레이저는 다중 링 공진기, 광학 반사기, 제1 및 제2 광학 도파관이 배치된 기판 상에 광학 입력/출력 장치가 장착된 간단한 배열을 갖기 때문에, 가변 파장 레이저는 용이하고 값싸게 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 가변 파장 레이저는 에탈론 등과 같은 광학 구성 요소가 요구되지 않고, 용이하게 조립될 수 있고, 낮은 모듈 비용을 갖지만, 여전히 가변 파장 레이저가 구현될 수 있는 전송 시스템에 의해 요구되는 기능을 갖는다.
즉, 본 발명에 따른 가변 파장 레이저는 외부 미러 없는 단순한 구조를 갖고 일반적인 DFL-LD가 파장을 변화시킬 수 있는 범위보다 폭넓은 범위로 파장을 변화시킬 수 있다. 또한, 가변 파장 레이저가 일반적인 외부 미러 가변 파장 레이저와 달리 가동 구성 요소를 갖지 않기 때문에, 가변 파장 레이저는 작동에서 높은 신뢰성을 갖고 진동과 충격에 대해 높은 저항성을 갖는다. 가변 파장 레이저가 필름 가열기로 공급되는 전력을 제어함으로써 파장에 대해 조정될 수 있기 때문에, 예를 들면 가변 파장 레이저의 임의의 노화 특성은 반도체 도파관 내부로 전류를 주사함으로써 파장을 변화시키는 가변 파장 레이저보다 훨씬 적다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 파장 레이저는 통상적인 가변 파장 레이저보다 휠씬 우수하고, 낮은 비용으로 제조될 수 있기 때문에 실제적으로 높은 사용성을 갖는다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 본 발명의 예를 도시한 첨부된 도면을 참조하여 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 파장 레이저(50)는 다중 링 공진기(60), 입력/출력 측면 도파관(52) 및 그 위에 배치된 반사 측면 도파관(54)을 갖는 PLC 기판(55)을 갖는다. 다중 링 공진기(60)는 개별적인 링 형상의 도파관과 개별적인 다른 광학 경로 길이를 갖는 두 개의 링 공진기(61, 62)를 포함한다. 링 공진기(61, 62)는 방향성 결합기(63, 64)와 결합 도파관(65)에 의해 서로 결합되고, 이로써 다중 링 공진기(50)를 구성한다. 입력/출력 측면 도파관(52)은 방향성 결합기(51)에 의해 링 공진기(61)에 결합되는 단부를 갖는다. 반사 측면 도파관(54)은 방향성 결합기(53)에 의해 링 공진기(62)에 결합되는 단부를 갖는다. 반사 측면 도파관(54)의 다른 단부는 고반사 필름(56)이 광학 반사기로서 배치된 PLC 기판(55)의 단부로 연장한다. 반사 측면 도파관(54)을 통해 그 다른 단부로 전파되는 광은 반사 측면 도파관(54) 내부로 고반사 필름(56)에 의해 반사되고 링 공진기(62)에 결합된 그 한 단부를 향해 진행한다. 고반사 필름(56)은 예를 들면 PLC 기판(55)의 단부면에 유전성 다중층 필름을 증착하거나 도포함으로써 형성될 수 있다. 높은 차수 모드의 광이 다중 링 공진기(60) 내부로 도입되는 것을 방지하고 다중 링 공진기(60) 내로 기본 모드의 광만을 전파시키기 위한 모드 필터(71, 72, 73)는 입력/출력 측면 도파관(52), 결합 도파관(65) 및 반사 측면 도파관(54) 내에 개별적으로 형성된다.
링 공진기(61, 62)는 PLC 기술에 따라 제작된다. 링 공진기(61, 62)의 링 형상의 도파관, 입력/출력 측면 도파관(52), 반사 측면 도파관(54) 및 결합 도파관(65)을 포함하는 다양한 도파관은 실리콘 기판 또는 유리 기판 상에 피복된 수정 유리로 만들어진 수정 유리 광학 도파관을 포함한다. 다르게, 도파관은 강유전성 재료의 얇은 필름으로 만들어진 강유전성 광학 도파관일 수도 있다. 강유전성 도파관의 강유전성 재료는 예를 들면 니오브산리튬(LiNbO3)일 수도 있다.
다중 링 공진기(60)의 공진 파장을 변화시키기 위한 필름 가열기(62h)는 링 공진기(62) 상에 배치된다. 필름 가열기(62h)는 예를 들면, 링 공진기(62) 상에 피복된 알루미늄(Al) 필름을 포함하고, 알루미늄 필름은 에너지 공급 전극으로서 작용하는 대향 단부를 갖는다. 필름 가열기(62h)는 PLC 기판(55)에 금속 필름을 증착하거나 도포함으로써 피복될 수 있고, 알루미늄보다는 오히려 백금(Pt), 크롬 (Cr) 등으로 만들어질 수도 있다.
PLC 기판(55)은 PCL 기판(55)의 전체 온도가 제어될 수 있도록 온도 조절 메카니즘으로서 펠티에 장치[Peltier device](도시 생략) 상에 장착될 수도 있다. 펠티에 장치는 ITU 그리드에 정합하게 링 공진기(61)의 FSR을 발생시키도록 PLC 기판(55)의 온도를 일정하게 유지시킨다.
광학 입력/출력 장치로서 작용하는 LD(57)는 비반사 필름(572)을 통해 입력/출력 측면 도파관(52)의 다른 단부에 결합된다. LD(57)는 수동 정렬 기술에 의해 PLD 기판(55) 상에 직접 장착된다. 수동 정렬 기술은 PLC 기판(55)의 표면 상에 마크 패턴과 LD(57)의 칩 상에 마크 패턴을 사용하여 LD(57)를 위치 설정하기 위한 기술이다. 수동 정렬 기술은 광학 모듈의 제작에서 지금까지 수행되었던 광학축 정렬이 요구되지 않고, 따라서 광학 모듈을 제작하는 비용을 감소시키고 리드 타임(lead time)을 개선하는 데 효과적이다. 다르게, LD(57)는 PLC 기판(55) 상에 장착되기 보다는 렌즈에 의해 PLC 기판(55)에 결합될 수도 있다.
제1 실시예에 따른 가변 파장 레이저(50)의 작동은 아래에 설명된다.
LD(57)로부터 방출되는 광은 광학 입력/출력 단부(571)로부터 입력/출력 측면 도파관(52) 내부로 들어가고, 모드 필터(71), 방향성 결합기(51), 다중 링 공진기(60), 모드 필터(72), 방향성 결합기(53) 및 모드 필터(73)가 삽입된 반사 측면 도파관(54)을 통해 고반사 필름(56)으로 연속적으로 진행한다. 광은 고반사 필름(56)에 의해 반사되고, 반사 측면 도파관(54), 모드 필터(73), 방향성 결합기(53), 다중 링 공진기(60), 방향성 결합기(51) 및 모드 필터(71)가 삽입된 입력/출력 측 면 도파관(52)을 통해 광학 입력/출력 단부(571)로 연속적으로 복귀 진행한다. 복귀하는 광은 모드 필터(71, 72, 73)가 광학 경로 내에 제공되기 때문에 기본 모드의 광이다. 복귀하는 광은 다중 링 공진기(60)의 링 공진기(61, 62)가 약간 다른 FSR을 갖기 때문에 개별적인 링 공진기(61, 62) 내에 발생하는 반사(전송)의 주기 변화가 서로 동시에 일어나는 파장, 즉 공진 파장에서 보다 큰 반사가 발생하므로 다중 링 공진기(60)의 공진 파장에서 가장 강렬하게 된다.
주기 변화가 서로 동시에 일어나는 파장은 링 공진기(61, 62)의 원주부 길이와 도파관 굴절률의 변화에 따라 크게 변화된다. 도파관 굴절률은 필름 가열기(62h)를 사용하는 열광학 효과에 따라 변화될 수 있다. 구체적으로, 다중 링 공진기(60)의 공진 파장은 링 공진기(61, 62)의 온도 특성에 기초하여 변화될 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 본 실시예에 따른 가변 파장 레이저(50)에 따르면, 그 원주부의 길이 또는 광학 경로 길이가 서로 약간 다른 링 공진기(61, 62)가 서로 일련으로 결합되어, 다중 링 공진기(60)를 제공하고, 다중 링 공진기(60)에 의해 제공되는 버니어 효과는 넓은 범위의 가변 파장을 달성하는 데 이용된다.
본 실시예에 따른 가변 파장 레이저(50)에서, PLC 기판(55) 상에 배치된 도파관, 다중 링 공진기(60) 및 고반사 필름(66)은 레이저 요소, 즉 LD(57)에 대해 공진기로서 기능한다. 가변 파장 레이저(50)에 의해 발생된 레이저 빔이 WDM 전송 시스템 내에서 사용될 수 있다면, 예를 들면 광학 입력/출력 단부(571)로부터 떨어진 LD(57)의 단부면으로부터 방출되는 레이저 빔은 도1의 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, WDM 전송 시스템 내부로 도입된다.
가변 파장 레이저(50) 내에 사용되는 모드 필터(71, 72, 73)는 아래에 설명된다.
양호한 파장 특성을 달성하도록 링 공진기(61, 62)에 대해, 고차수 모드의 광이 링 공진기(61, 62) 내로 전파되는 것을 방지하는 것이 필수적이다. 도1에 도시된 가변 파장 레이저(50)는 고차수 모드의 광이 다중 링 공진기(60) 내부로 도입되는 것을 방지하고 다중 링 공진기(60) 내로 기본 모드의 광만을 전파시키기 위한 모드 필터(71, 72, 73)를 사용한다. 보다 양호한 파장 선택성을 위해 가변 파장 레이저(50) 내에 사용되는 세 개의 모드 필터(71, 72, 73) 모두를 갖는 것이 바람직하지만, 단지 하나 또는 두 개의 모드 필터만이 가변 파장 레이저(50) 내에 사용될 수도 있다.
일반적으로, 고차수 모드의 광은 광학 도파관의 코어 내에 한정되기 쉽지 않고 광학 도파관의 코어의 외부로 누출되기 쉽다. 고차수 모드의 광이 제한된 도파관 내로 전파된다면, 코어의 외부로 누출되고 방사될 가능성이 높고 코어 내로 전파될 가능성은 적다. 따라서, 제한된 도파관은 고차수 모드로 광을 봉쇄하기 위해 필터로서 기능할 수 있다. 굽은 도파관의 코어 내에 한정된 기본 모드의 광은 외부로 방사되지 않고 그를 통해 전파된다. 그러나, 클래딩(cladding) 내부로 흐르는 고차수 모드의 광은 굽은 도파관으로부터 방사되기 쉽다. 따라서, 굽은 도파관은 또한 기본 모드의 광만을 전파시키고 고차수 모드의 광을 봉쇄하기 위한 필터로서 사용될 수 있다. 따라서, 각각의 모드 필터(71, 72, 73)는 좁은 국소 부분을 갖는 제한된 도파관 또는 임의의 곡률 반경을 갖는 굽은 도파관을 포함한다.
도2a, 도2b 및 도2c는 본 실시예에 따른 가변 파장 레이저 내에서 사용될 수 있는 다른 예에 따른 모드 필터를 도시한다.
도2a는 제한된 광학 도파관의 형태의 모드 필터(70a)를 도시한다. 제한된 도파관은 그 제한되지 않은 부분의 폭의 약 10 % 내지 90 %의 범위의 폭을 갖는 제한된 부분을 포함하여, 모드 필터(70a)가 고차수 모드의 광의 손실을 증가시키고 기본 모드의 광을 효율적으로 전파시키는 것을 가능하게 한다. 도2a 내에 도시된 바와 같이, 제한된 도파관의 제한된 부분의 폭은 W2로써 나타내고, 제한된 도파관의 제한되지 않은 부분의 폭은 W1으로써 나타낸다. 폭(W2)은 바람직하게 다음의 관계를 만족시켜야 한다.
0.1W1 ≤ W2 ≤ 0.9W1
0.9W1 < W2라면, 제한된 부분의 광전파 특성은 제한되지 않은 부분의 광전파 특성과 실질적으로 동등하고, 제한된 도파관은 고차수 모드의 광을 봉쇄하기 위한 모드 필터로서 효율적으로 기능하지 않는다. W2 < 0.1W1라면, 제한된 도파관은 도파관 내의 굴절률의 비대칭적인 분배로 인해 기본 모드의 광조차 전파시키는 것이 불가능할 수도 있다. 상기 공식은 폭(W2)에 대한 상부 및 하부 제한을 한정한다.
도2b는 굽은 광학 도파관의 형태의 모드 필터(70b)를 도시한다. 굽은 도파관은 고차수 모드의 광을 효과적으로 제거하기 위해 링 공진기(61, 62)의 곡률 반경과 거의 동일한 곡률 반경(R)을 갖는다. 곡률 반경(R)은 링 공진기(61, 62)의 곡률 반경의 두배인 값보다 작은 것이 바람직하다. 곡률 반경(R)이 링 공진기(61, 62)의 곡률 반경의 두배의 값보다 크다면, 굽은 도파관은 다른 도파관과 크게 다르지 않고 고차수 모드의 광을 충분히 봉쇄할 수 없다.
도2c는 두 개의 굽은 광학 도파관의 형태의 모드 필터(70c)를 도시한다. 모드 필터(70c)는 두 개의 굽은 도파관의 조합으로 만들어진 S 형상의 광학 도파관을 포함하고, 모드 필터(70b)와 동일한 방식으로 작동한다.
상기 설명된 모드 필터를 구현한 가변 파장 레이저는 보다 양호한 모드 선택성을 갖고 단일축 모드로 안정적으로 진동될 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 가변 파장 레이저(50)는 외부 미러가 없는 간단한 구조를 갖고 일반적인 DFB-LD가 파장을 변화시킬 수 있는 것보다 넓은 범위의 파장을 변화시킬 수 있다. 또한, 가변 파장 레이저(50)는 일반적인 외부 미러 가변 파장 레이저와 달리 이동 가능한 구성 요소를 갖지 않기 때문에, 가변 파장 레이저(50)는 작동에서 높은 신뢰성을 갖고 진동과 충격에 대해 높은 저항성을 갖는다. 가변 파장 레이저(50)는 필름 가열기(62h)로 공급되는 전력을 제어함으로써 파장에 대해 조정되기 때문에, 가변 파장 레이저(50)의 임의의 노화 특성은 반도체 도파관 내부로 전류를 주사함으로써 파장을 변화시키는 가변 파장 레이저보다 훨씬 적다. 또한, 다중 링 공진기(60)와 모드 필터(71, 72, 73)의 두 구성 요소의 조합은 가변 파장 레이저(50)가 양호한 도파관 선택 능력을 갖도록 허용하여, 긴 시간 주기 동안 유지되는 안정된 단일축 모드 진동 특성을 가능하게 한다.
제1 실시예에 따른 가변 파장 레이저(50)는 다음에 설명되는 바와 같이 광 감지기와 제어 회로를 가질 수도 있다.
도3에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 파장 레이저(10)는 다중 링 공진기(20), 입력/출력 측면 도파관(12) 및 그 위에 배치된 반사 측면 도파관(14)을 갖는 PLC 기판(15)을 갖는다. 다중 링 공진기(20)는 방향성 결합기(24, 25, 26, 27)와 결합 도파관(28, 29)에 의해 결합된 세 개의 링 공진기(21, 22, 23)를 포함한다. 결합 도파관(28)은 개별적인 방향성 결합기(24, 25)에 의해 링 공진기(21, 22)에 결합되고, 결합 도파관(29)은 개별적인 방향성 결합기(26, 27)에 의해 링 공진기(22, 23)에 결합된다. 고차수 모드의 광이 다중 링 공진기(20) 내부로 도입되는 것을 방지하고 다중 링 공진기(20) 내로 기본 모드의 광만을 전파시키기 위한 모드 필터(31, 32, 33, 34)는 입력/출력 측면 도파관(12), 결합 도파관(28), 결합 도파관(29) 및 반사 측면 도파관(14) 내에 개별적으로 형성된다. 각각의 모드 필터(31, 32, 33, 34)는 도2a, 도2b, 도2c에 도시된 바와 같이 제한된 부분을 포함하는 제한된 도파관 또는 임의의 곡률 반경을 갖는 굽은 도파관의 형태일 수도 있다. 보다 양호한 파장 선택성을 위해 가변 파장 레이저(10) 내에 사용되는 네 개의 모드 필터(31, 32, 33, 34) 모두를 갖는 것이 바람직하지만, 단지 하나 또는 두 개 또는 세 개의 모드 필터가 가변 파장 레이저(10) 내에 사용될 수도 있다.
입력 출력 측면 도파관(12)은 방향성 결합기(11)에 의해 링 공진기(21)에 결합된 단부를 갖는다. 방향성 결합기(11)는 다중 링 공진기(20)의 공진 파장을 감지하기 위한 광 감지기(21p)에 연결된 관통 포트(11t)를 갖는다. 광 감지기(21p) 는 광다이오드를 포함할 수도 있다.
SOA(반도체 광학 증폭기)(17)는 SOA(17)가 입력/출력 측면 도파관(12)에 결합되도록 비반사 필름(도시 생략)을 통해 입력/출력 측면 도파관(12)의 다른 단부에 연결된 광학 입력/출력 단부(172)를 갖는다. SOA(17)는 그 광학 입력/출력 단부(172)와 접촉을 유지하는 위상 제어 영역(171)을 갖는다. SOA(17)는 SOA(17)로부터 인가되거나 방출된 광의 위상을 제어하도록 위상 제어 영역(171)을 통해 유동하는 전류를 제어한다. 위상 제어 영역(171)을 갖는 SOA(17)는 일반적인 특성을 갖기 때문에, 그 구조와 작동 원리는 아래에 상세하게 설명되지 않는다.
반사 측면 도파관(14)은 방향성 결합기(13)에 의해 링 공진기(23)에 결합된 단부를 갖는다. 반사 도파관(14)의 다른 단부는 고반사 필름(16)이 광학 반사기로서 배치된 PLC 기판(15)의 단부면으로 연장한다. 반사 측면 도파관(14)을 통해 그 다른 단부면으로 전파되는 광은 반사 측면 도파관(14) 내부로 고반사 필름(16)에 의해 반사되고, 링 공진기(23)에 결합된 그 단부를 향해 진행한다. 고반사 필름(16)은 PLC 기판(15)의 단부면에 유전체 다층 필름을 증착하거나 도포함으로써 형성될 수 있다.
링 공진기(21, 22, 23)는 예를 들면 PLC 기술에 따라 제작될 수 있다. 링 공진기(21, 22, 23)의 링 형상의 도파관, 입력 출력 측면 도파관(12), 반사 측면 도파관(14) 및 결합 도파관(28, 29)을 포함하는 다양한 도파관은 실리콘 기판 또는 유리 기판 상에 피복된 수정 유리로 만들어진 수정 유리 광학 도파관을 포함한다. 다르게, 강유전성 광학 도파관은 제1 실시예와 같이 강유전성 재료의 얇은 필름으 로 만들어진다.
다중 링 공진기(20)의 공진 파장을 변화시키기 위한 필름 가열기(22h, 23h)는 개별적으로 링 공진기(22, 23)에 상응하게 배치된다. 필름 가열기(22h, 23h)는 개별적인 링 공진기(22, 23) 상에 피복된 아치형 알루미늄 필름을 포함한다. 각각의 알루미늄 필름은 에너지 공급 전극으로서 작용하는 대향 단부를 갖는다. 제1 실시예와 같이, 알루미늄보다 오히려 백금, 크롬 등으로 만들어질 수도 있는 필름 가열기(22h, 23h)는 PLC 기판(15)에 금속 필름을 증착하거나 도포함으로써 피복될 수 있다.
PLC 기판(15)은 제1 실시예와 같이, PLC 기판(15)의 전체 온도가 제어될 수 있도록 온도 조절 메카니즘으로서 펠티에 장치(도시 생략) 상에 장착될 수도 있다.
제2 실시예에 따른 가변 파장 레이저(10)의 작동 원리는 아래에 설명된다.
SOA(17)로부터 방출되는 광은 광학 입력/출력 단부(172)로부터 입력/출력 측면 도파관(12) 내부로 들어가고, 모드 필터(31), 방향성 결합기(11), 모드 필터(32, 33)가 삽입된 다중 링 공진기(20), 방향성 결합기(13) 및 모드 필터(34)가 삽입된 반사 측면 도파관(14)을 통해 고반사 필름(16)으로 연속적으로 진행한다. 광은 고반사 필름(16)에 의해 반사되고, 모드 필터(34)가 배치된 반사 측면 도파관(14), 방향성 결합기(13), 모드 필터(32, 33)가 배치된 다중 링 공진기(20), 방향성 결합기(11) 및 모드 필터(31)가 배치된 입력/출력 측면 도파관(12)을 통해 광학 입력/출력 단부(172)로 그리고 이로써 SOA(17)로 연속적으로 복귀되어 진행한다. 복귀하는 광은 모드 필터(31, 32, 33, 34)가 광학 경로 내에 제공되기 때문에 기본 모드의 광이다. 복귀하는 광은 다중 링 공진기(20)의 링 공진기(21, 22, 23)가 약간 다른 FSR을 갖기 때문에 개별적인 링 공진기(21, 22, 23) 내에 발생하는 반사(전송)의 주기 변화가 서로 동시에 일어나는 파장, 즉 공진 파장에서 보다 큰 반사가 발생하므로 다중 링 공진기(20)의 공진 파장에서 가장 강렬하게 된다. 방향성 결합기(11)의 관통 포트(11t)를 통해 통과하는 광은 다중 링 공진기(20)의 공진 파장에서 최소로 된다. 따라서, 다중 링 공진기(20)의 공진 파장은 광감기지(21p)를 갖는 관통 포트(11t)에서 광의 양을 감지함으로써 감지될 수 있다.
주기 변화가 서로 동시에 일어나는 공진 파장, 즉 파장은 링 공진기(21, 22, 23)의 원주부 길이와 도파관 굴절률의 변화에 따라 크게 변화된다. 도파관 굴절률은 열광학 효과에 따라 변화될 수 있다. 구체적으로, 다중 링 공진기(20)의 공진 파장은 필름 가열기(22h, 23h)를 통해 유동하는 전류의 양을 제어함으로써 링 공진기(22, 23)의 온도 특성에 기초하여 변화될 수 있다. 이때, SOA(17)로부터 방출되는 광의 파장은 위상 제어 영역(171)을 통해 유동하는 전류의 양을 제어함으로써 변화된다. 상기 설명된 바와 같이 본 실시예에 따른 가변 파장 레이저에 따르면, 그 원주부의 길이 또는 광학 경로 길이가 서로 약간 다른 링 공진기(21, 22, 23)가 서로 일련으로 결합되어, 다중 링 공진기(20)를 제공하고, 다중 링 공진기(20)에 의해 제공되는 버니어 효과가 사용되고 위상 제어 영역(171)을 통해 유동하는 전류의 양은 넓은 범위의 가변 파장을 달성하도록 제어된다.
본 실시예에 따른 가변 파장 레이저(10)에서, PLC 기판(15) 상에 배치된 도파관, 다중 링 공진기(20) 및 고반사 필름(16)은 레이저 요소, 즉 SOA(17)에 대해 공진기로서 기능한다. 가변 파장 레이저(10)에 의해 발생된 레이저 빔이 WDM 전송 시스템 내에서 사용될 수 있다면, 예를 들면 광학 입력/출력 단부(172)로부터 떨어진 SOA(17)의 단부면으로부터 방출되는 레이저 빔은 도3의 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, WDM 전송 시스템 내부로 도입된다.
도4는 도3에 도시된 가변 파장 레이저(10)의 링 공진기(21, 22, 23)가 개별적으로 4000 ㎛, 4400 ㎛ 및 4040 ㎛의 원주부 길이 또는 광학 경로 길이를 가질 때 관찰된 파장과 반사율 사이의 관계를 도시한다. 반사율은 SOA(17)로부터 방출되고 다중 링 공진기(20)를 통해 전파되고, SOA(17)로 복귀되는 광에 대해 사용된다. 필름 가열기(22h)는 파장의 미세 조절을 위해 사용되고, 필름 가열기(23h)는 파장의 개략적인 조절을 위해 사용된다. 또한, 몇십 피코미터(pm)의 차수의 파장은 SOA(17)의 위상 제어 영역(171)을 통해 유동하는 전류의 양을 변화시킴으로써 제어된다.
도5는 도3에 도시된 가변 파장 레이저(10)와 그에 부착된 제어 회로를 포함하는 수정된 가변 파장 레이저를 도시한다. 도3에 도시된 가변 파장 레이저(10)와 동일한 도5에 도시된 가변 파장 레이저의 부분은 동일한 도면 부호로 나타내고, 아래에 상세한 설명은 생략하였다.
가변 파장 레이저(10)에 부착된 제어 회로(18)는 주로 DSP(디지탈 신호 프로세서) 또는 MPU(마이크로 처리 유닛)과 같은 프로세서와 프로세서에 의해 실행되는 프로그램을 저장하기 위한 메모리를 주로 포함한다. 제어 회로(18)는 광 감지기(21p)에 의해 감지되는 광의 양을 최소화하도록, 즉 일정한 값으로 공진 파장을 유 지하도록 필름 가열기(22h, 23h)와 위상 제어 영역(171)을 통해 유동하는 전류의 양을 제어한다. 예를 들면, 제어 회로(18)는 필름 가열기(22h, 23h) 및 위상 제어 영역(171)을 통해 유동하는 전류의 양을 제어함으로써, 사인 함수형으로 파장을 변화시키고, 광 감지기(21p)에 의해 발생된 광전류의 진폭이 최소화되는 파장을 검색한다. 따라서 검색된 파장은 결정 파장이 된다.
제2 실시예에 따른 가변 파장 레이저(10)는 도3 내지 도5를 참조하여 아래에 일반적으로 설명된다.
가변 파장 레이저(10)는 링 공진기(21, 22, 23)의 드롭 포트의 파장 투과율 특성을 사용하여, 단일축 모드의 진동을 위한 공진 모드를 선택하는 구조를 갖는다. 다중 링 공진기(20)의 세 개의 링 공진기(21, 22, 23)는 약간 다른 원주부 길이를 갖는다. 세 개의 링 공진기(21, 22, 23)의 공진 피크 파장은 몇십 나노미터(nm)의 넓은 파장 범위 내에서 단지 한번 서로 동시에 일어나고, 또한 모드 선택성이 모드 필터(31, 32, 33, 34)의 삽입에 의해 증가하기 때문에, 가변 파장 레이저(10)는 단일축 모드로 안정적으로 진동될 수 있다.
파장은 링 공진기(22, 23) 상에 필름 가열기(22h, 23h)를 통해 유동하는 전류의 양을 변화시킴으로써 주로 변화된다. 필름 가열기가 없는 링 공진기(21)의 관통 포트(11t)로부터의 출력 광은 파장 에러를 감지하도록 전류로 광 감지기(21p)에 의해 추출되고 변환된다. 출력 광은 링 공진기(21, 22, 23)의 드롭 포트 뿐만 아니라 파장 봉쇄 능력을 갖는 그 관통 포트로부터 추출될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 파장은 관통 포트로부터 출력 광을 사용하여 감지된다.
본 실시예에 따른 가변 파장 레이저는 관통 포트(11t)로부터의 광을 감지하기 위한 광 감지기(21p)를 갖고 감지된 광을 분할하기 위한 링 공진기(21)의 FSR은 ITU 그리드에 정합된다는 주특성을 갖는다. 후자의 특성은 진동 파장이 단일축 모드 진동에 따라 ITU 그리드에 정합하는 분리된 파장으로서 얻어지는 것을 가능하게 한다. 이때, 모드 필터(31, 32, 33, 34)의 파장 선택성은 효율적으로 작동한다. 그러나, ITU 그리드로부터 편이는 공지되지 않는다는 문제점이 발생한다. 본 실시예에 따르면, 이러한 문제점은 파장을 변화시키도록 작동하는 링 공진기(22, 23)의 위상 또는 링 공진기(21)의 관통 포트(11t)로부터의 출력 광을 최소화하도록 SOA(17)의 위상을 제어함으로써 해결된다. 구체적으로, 파장 제어는 파장을 약간 변화시키고 그 결과로서 생산된 감지된 신호의 진폭을 최소화하도록 파장을 선택함으로써 정확하게 수행된다.
본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않는다. 다중 링 공진기는 두 개 또는 세 개의 링 공진기를 포함하는 것에 제한되지 않고, 상호 연결되는 네 개 이상의 링 공진기를 가질 수도 있다. 링 공진기는 방향성 결합기에 의해서만 직접 연결될 수도 있다. LD 또는 SOA 및 다중 링 공진기는 하나의 기판 상에 일체로 집적될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어를 사용하여 설명되었지만, 그러한 설명은 단지 도해적인 목적을 위해서이고, 변경과 수정이 다음의 청구항의 사상과 범위를 벗어나지 않고 행해질 수 있다는 것을 알아야 한다.
본 발명에 따르면 통상적인 가변 파장 레이저의 문제점을 해결하고, 높은 신뢰성을 갖고, 높은 성능과 낮은 비용을 갖고, 파장을 모니터링하기 위한 간단한 배열을 갖는 가변 파장 레이저를 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 개별적인 링 형상의 도파관과 개별적으로 상이한 광학 경로 길이를 갖는 복수의 링 공진기를 포함하는 다중 링 공진기와,
    상기 다중 링 공진기에 결합된 제1 광학 도파관과,
    상기 제1 광학 도파관에 결합된 광학 입력/출력 장치와,
    상기 다중 링 공진기에 결합된 제2 광학 도파관과,
    상기 제2 광학 도파관에 결합된 광학 반사기와,
    상기 다중 링 공진기의 공진 파장을 변화시키기 위한 파장 변경 메카니즘과,
    고차수 모드의 광이 상기 다중 링 공진기 내로 도입되는 것을 방지하고 상기 다중 링 공진기 내로 기본 모드의 광을 전파시키기 위한 필터를 포함하는 가변 파장 레이저.
  2. 제1항에 있어서, 기판을 추가로 포함하고 상기 다중 링 공진기, 상기 제1 광학 도파관 및 상기 제2 광학 도파관은 상기 기판 상에 배치되는 가변 파장 레이저.
  3. 제2항에 있어서, 상기 필터는 상기 기판 상에 배치된 모드 필터를 포함하는 가변 파장 레이저.
  4. 제2항에 있어서, 상기 다중 링 공진기는 상기 복수의 링 공진기를 결합시키 는 광학 결합기를 갖는 가변 파장 레이저.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광학 결합기는 결합 도파관을 갖고, 상기 필터는 상기 기판 상에 배치된 모드 필터를 포함하고, 상기 모드 필터는 상기 결합 도파관, 상기 제1 광학 도파관 및 상기 제2 광학 도파관 중 적어도 하나에 삽입되는 가변 파장 레이저.
  6. 제3항에 있어서, 상기 모드 필터는 그를 통해 상기 기본 모드의 광을 전파시키기 위한 폭을 갖는 제한된 도파관을 포함하는 가변 파장 레이저.
  7. 제3항에 있어서, 상기 모드 필터는 그를 통해 상기 기본 모드의 광을 전파시키기 위한 곡률 반경을 갖는 굽은 도파관을 포함하는 가변 파장 레이저.
  8. 제5항에 있어서, 상기 모드 필터는 그를 통해 상기 기본 모드의 광을 전파시키기 위한 폭을 갖는 제한된 도파관을 포함하는 가변 파장 레이저.
  9. 제5항에 있어서, 상기 모드 필터는 그를 통해 상기 기본 모드의 광을 전파시키기 위한 곡률 반경을 갖는 굽은 도파관을 포함하는 가변 파장 레이저.
  10. 제1항에 있어서, 상기 다중 링 공진기를 통해 전파되는 광을 감지하기 위한 광 감지기와,
    상기 광 감지기에 의해 감지된 광에 기초하여 상기 파장 변경 메카니즘을 제어하기 위한 제어 회로를 추가로 포함하는 가변 파장 레이저.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광 반사기는 광 반사 필름을 포함하는 가변 파장 레이저.
  12. 제10항에 있어서, 상기 광학 입력/출력 장치는 레이저 다이오드 또는 반도체 광학 증폭기를 포함하는 가변 파장 레이저.
  13. 제10항에 있어서, 상기 파장 변경 메카니즘은 상기 다중 링 공진기의 적어도 일부분의 온도를 변화시키기 위한 가열기를 포함하는 가변 파장 레이저.
  14. 제10항에 있어서, 상기 광 감지기는 반도체 광 감지기를 포함하는 가변 파장 레이저.
  15. 제3항에 있어서, 상기 다중 링 공진기를 통해 전파되는 광을 감지하기 위한 광 감지기와,
    상기 광 감지기에 의해 감지된 광에 기초하여 상기 파장 변경 메카니즘을 제어하기 위한 제어 회로를 추가로 포함하는 가변 파장 레이저.
  16. 제15항에 있어서, 상기 파장 변경 메카니즘은 상기 다중 링 공진기의 적어도 일부분의 온도를 변화시키기 위한 가열기를 포함하고, 상기 기판은 PLC 기판을 포함하고, 상기 광 감지기는 반도체 광 감지기를 포함하고, 상기 제어 회로는 상기 반도체 광 감지기에 의해 감지된 광의 양을 최소화하도록 상기 가열기를 통해 유동하는 전류의 양을 제어하기 위한 회로를 포함하는 가변 파장 레이저.
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